微塑料对河口沉积物抗生素抗性基因的影响

微塑料和抗生素抗性基因都是环境中的新兴污染物,也是近年来的研究热点.为探究微塑料对河口沉积物抗生素抗性基因的影响,在沉积物中添加3种不同的微塑料进行培养实验,主要采用高通量定量PCR方法研究河口沉积物抗性基因种类、丰度、多样性及其变化情况.结果表明,微塑料显著改变了沉积物中抗生素抗性基因结构组成,两种难降解微塑料PVC和PE使得沉积物抗生素抗性基因组成结构显著改变,而可溶性微塑料PVA使得沉积物抗生素抗性基因种类数显著减少;添加PVC、PE和PVA微塑料的沉积物抗生素抗性基因的绝对丰度显著增加,分别为4. 1×10~9、8. 1×10~9和2. 0×10~9copies·g~(-1),添加PE微塑料的沉积物抗生素抗性基因丰度增加了近一个数量级,微塑料显著增加了沉积物抗生素抗性基因的绝对丰度; OLS回归分析显示,抗生素抗性基因丰度与转座子、整合子基因显著正相关,表明可移动遗传元件可能促进了抗生素抗性基因的迁移、传播和扩散.     

微塑料对河水抗生素抗性基因的影响

微塑料和抗生素抗性基因都是环境中的新型污染物,两者的复合污染引发了一定的生态环境风险,成为近年的研究热点.本文采集了城市郊区河水,添加不易降解微塑料(聚氯乙烯,PVC)和水溶性微塑料(聚乙烯醇,PVA)进行曝气培养实验,采用高通量定量PCR技术,研究微塑料对河水抗生素抗性基因的影响.结果表明,空白对照河水、添加PVC的河水和添加PVA的河水抗性基因种类数分别为71、 87和95种,微塑料的存在显著增加了河水抗生素抗性基因种类,进而可能增加河流生态风险;曝气培养的河水中抗性基因的种类数和丰度有所减少,但是相对于空白对照组(2.8×10~9 copies·L~(-1)),添加具有水溶性的微塑料仍能显著增加河水抗性基因丰度(8.1×10~9 copies·L~(-1)),并且抗生素抗性基因丰度与可移动遗传元件呈显著正相关关系,说明可移动遗传元件可能通过基因横向转移机制影响抗生素抗性基因的赋存与演变.     

氯和紫外消毒过程中胞外抗性基因的产生特征

考察了城市污水氯和紫外消毒过程中不同物理形态的胞外抗性基因的产生行为与及微生物群落的关联特征.结果表明,氯消毒尽管使胞内抗性基因丰度下降,但使结合型胞外抗性基因丰度明显上升（0.7±0.1）log,而游离型胞外抗性基因丰度下降（0.2±0.1）log.紫外消毒也使胞内抗性基因下降,但使游离型胞外抗性基因显著上升（0.4±0.2）log,而结合型胞外抗性基因丰度下降（0.3±0.1）log.氯消毒后,结合型胞外DNA（a-eDNA）中变形菌门丰度下降而其他菌门的丰度上升,细菌多样性指数由4.2上升到4.7;而游离型胞外DNA（f-eDNA）中变形菌门上升了6.6%,多样性指数则从3.5降低到2.8.紫外消毒后,a-eDNA中变形菌门丰度下降了36.6%,多样性则上升到4.8,而f-eDNA中细菌丰度变化较小.分子生态网络分析揭示了抗性基因与细菌间广泛的寄存关系,tetA、tetX、sulI和sulII分别与17、15、15和5种菌属间存在共现性,表明抗性基因潜在宿主的变化是导致消毒后胞外抗性基因产生的关键原因.本研究表明氯和紫外消毒不能消除抗性基因风险,反而通过导致不同胞外抗性基因的大量产生,使风险的形式发生变化.     

九龙江口微塑料与抗生素抗性基因污染的分布特征

河口区域普遍存在微塑料（MPs）和抗生素抗性基因（ARGs）污染,同时微塑料还可能富集ARGs,从而扩大ARGs的传播范围.本研究以福建省九龙江口为调查区域,首次分析了九龙江口不同采样点水样以及沉积物中的MPs分布特征,同时测定各样品中8种常见的ARGs丰度,并对二者之间的丰度进行相关性分析.结果表明：①九龙江河口水环境中微塑数浓度范围为2~66 n ·L^-1,沉积物中含量范围（以dw计）为8~85 n ·kg^-1,85%以上的微塑料粒径在1 mm以下,微塑料材质主要为聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）和聚苯乙烯（PS）;②九龙江河口优势的ARGs为四环素类抗性基因tetC和tetG以及磺胺类抗性基因sul2,水中ARGs丰度随盐度增加呈递减趋势;③九龙江水体中MPs浓度、ARGs相对丰度和一类整合子基因intI1丰度呈两两正相关性,说明微塑料可能促进了水体中ARGs的传播和水平基因转移（HGT）.     

微塑料对海水抗生素抗性基因的影响

水环境中的微塑料和微生物抗生素抗性基因复合污染已经发展成为全球性的重大环境问题,给人类健康和生态环境带来新的挑战.海水中的微塑料残留日益增加,但是不同种类微塑料对海水抗生素抗性基因的干扰和影响还不是很清楚.选择了聚乙烯（PE）、聚氯乙烯（PVC）和具有一定水溶性的聚乙烯醇（PVA）这3种乙烯基微塑料,采集海水并添加微塑料进行了曝气培养实验（49 d）,利用高通量定量PCR技术,研究微塑料对海水抗生素抗性基因的影响.结果表明,空白对照海水、添加PE海水、添加PVC海水和添加PVA海水抗生素抗性基因的种类分别为20、35、42和64种,微塑料使得海水中的抗生素抗性基因种类显著增多;在丰度水平上,空白对照海水、添加PE海水、添加PVC海水和添加PVA海水抗生素抗性基因的丰度分别为4.01×10⁶、2.75×10⁷、4.54×10⁷和1.05×10⁸ copies·L^-1,微塑料显著增加了海水中抗生素抗性基因的丰度.因此,相较于空白对照海水,微塑料显著增加了海水抗生素抗性基因多样性和丰度水平;OLS回归分析显示,抗生素抗性基因与16S rRNA基因和可移动遗传元件有着显著正相关关系,说明微生物的丰度和基因水平转移机制能够影响海水抗生素抗性基因的分布、存续和演变.     

磁混凝对市政污水中抗生素抗性基因和重金属抗性基因的削减效能

污水中抗性基因给环境和人类健康带来潜在的危害.本研究通过调查市政排口污水磁混凝处理过程中抗性基因绝对含量和相对丰度变化,考察磁分离技术对市政污水中抗性基因的削减效果.结果表明,加入磁种和絮凝剂的一级搅拌和二级搅拌对抗生素抗性基因(ARGs)、重金属抗性基因(MRGs)和可移动遗传元件均有较好地去除效果,但出水中部分抗性基因的绝对含量增加,这可能是由于出水中依然具有较高含量的水平转移元件(int1,2. 00×10~(10) copies·mL~(-1); int2,1. 91×10~8 copies·mL~(-1); Tn916/1545e,5. 38×10~8 copies·mL~(-1)).网络分析和主成分分析结果表明,磁混凝处理过程中ARGs与MRGs呈显著正相关(P 0. 05),城市污水中常规污染物如悬浮物、磷和COD等是影响抗性基因去除效率的重要因子.这些结果表明,磁混凝可通过有效削减污水中常规污染物进而制约抗性基因的传播和转移;但需要关注磁混凝的出水及脱水污泥的后续管理,如出水前增设消毒环节,以降低抗性基因污染风险.     

磺胺嘧啶对MBBR工艺的性能及微生物群落影响研究

抗生素在养殖业中被大量使用，仅有小部分能被牲畜吸收利用。而含有抗生素的废水进入水处理系统后，抗生素与生物膜系统中的菌群结构和抗性基因之间的响应关系尚不完全清楚。该研究采用移动床生物膜反应器处理含磺胺嘧啶的市政废水，探究在磺胺嘧啶压力下，反应器中抗生素与微生物群落和抗性基因的变化规律。结果表明，500μg/L磺胺嘧啶对COD去除率几乎无影响，对NH4+-N去除率先降低后升高并趋于稳定；磺胺嘧啶去除率逐渐升高并稳定在95%，且主要在缺氧池中完成；磺胺嘧啶促进了微生物胞外聚合物的分泌；磺胺嘧啶会促进磺胺类抗性基因sul1的富集，在缺氧池sul1绝对丰度从1.17×109copies/g VSS增加至6.34×109copies/g VSS，且在缺氧池富集明显高于好氧池，基因sul1丰度明显高于sul2；高通量测序发现Trichococcus和norank＿f＿＿Bacteroidetes＿vadinHA17有较好的耐药性，成为优势菌属。综上所述，反应器内的生物膜能够适应磺胺嘧啶压力，并促进水中抗性基因的富集，部分耐药细菌的数量显著增加。     

A2/O生活污水处理系统中抗生素抗性基因的分布及去除

生活污水处理系统是抗生素抗性基因(ARGs)重要的"汇"和"源"。为探究ARGs在生活污水处理系统包括污水、污泥处理单元全流程的分布变化和去除效率,选取了河北省某A2/O生活污水处理系统,使用普通PCR技术、实时荧光定量PCR技术对污水、污泥处理工艺沿程各单元的胞内、胞外ARGs的丰度变化及去除效果进行研究。在污水处理系统中对tet C、sul II、erm B、bla PSE-1 4种ARGs、Ⅰ型整合子Int I1以及16S r DNA进行了检测。在总进水中,总胞内ARGs和胞外ARGs绝对丰度分别为1. 30×108copies/m L和2. 09×102copies/m L,总胞内ARGs和胞外ARGs相对丰度分别为3. 16×10-2和5. 29×10-1。最终出水的总胞内ARGs和胞外ARGs绝对丰度去除log值分别达到2. 10log和-3. 20log,总胞内ARGs和胞外ARGs相对丰度去除log值分别达到-0. 21log和0. 60log。泥区废液总回流液的回流会增大总进水胞外ARGs负荷。相关性研究表明,Ⅰ型整合子Int I1可能会促进tet C、erm B、bla PSE-1的传播,水质因子可能会影响ARGs的分布与扩散。     

微塑料影响抗性基因的传播与水平基因转移

微塑料作为一种新兴污染物,在多种环境介质（大气、土壤、水体、沉积物）中均有广泛检出.微塑料能够通过表面形成的生物膜结构携带抗性基因,对人体健康造成的潜在风险已经引起了国内外学者的广泛关注.但是,微塑料在抗性基因的长距离传播以及水平转移方面所发挥的功能,以及微塑料传播耐药性所导致的生态与环境效应还尚不明晰.本文重点对不同环境中的微塑料与抗性基因的污染现状进行了综述讨论,对微塑料传播抗性基因的主要方式与过程进行了对比分析,最后概述了微塑料参与调控抗性基因水平转移的机制,并对未来相关研究的重点方向进行了展望,以促进微塑料污染问题的科学解决.     

福建省敖江下游抗生素抗性基因分布特征

河流流域的下游往往是各种大小城镇聚集之处,快速城市化等人类活动导致了城市河流环境剧烈改变.抗生素抗性基因是一种新型污染物,城市河流中抗生素抗性基因的传播和富集可能对城市人口健康和城市生态安全造成潜在的危害.本研究采用高通量定量PCR技术,研究福建省连江县城区上游、城区下游和河流入海口这3个采样点的抗生素抗性基因污染情况和分布特征.结果表明:(1)敖江流域连江县城区下游河流抗生素抗性基因丰度达到了3.9×10~(10)copies·L~(-1),显著高于城区上游和河流入海口的丰度(P0.05);(2)城区下游检测出了129种抗生素抗性基因,显著高于城区上游检测出的79种,而河流入海口的抗性基因种类仍然高达118种,表明河流水体环境中抗生素抗性基因一旦出现,就很难自然消减;(3)城市河流环境是抗生素抗性基因的一个重要存储库.     

哈尔滨城市污水处理厂不同处理工艺对微塑料的去除

城市污水处理厂出水作为微塑料（microplastics,MPs）进入自然水体的主要途径之一,对其微塑料污染物特征展开研究,有助于认识和了解人类活动对自然水体的影响.本文以哈尔滨市主城区的污水处理厂A和污水处理厂B中的3种工艺（曝气生物滤池工艺、多段AO-MBBR工艺、CASS-MBBR工艺）为研究对象,经体视显微镜观察并结合傅里叶变换红外光谱仪分析哈尔滨城市污水处理厂中MPs的浓度、颜色、粒径、类型分布特征及3种不同处理工艺对MPs的去除效果.结果表明,哈尔滨城市污水处理厂进水中MPs的最高浓度为290.87个·L^-1,颜色主要以白色和无色为主,组成成分主要为PP、PE和PS,粒径大的MPs更容易被去除;微塑料在曝气生物滤池工艺一级处理中的去除率为80.28%;多段AO-MBBR工艺与CASS-MBBR工艺的一级处理MP_S去除效率为78.39%,曝气生物滤池工艺、多段AO-MBBR工艺和CASS-MBBR工艺的二级处理去除效率分别为20.92%、13.11%和14.68%,实验结果表明MPs的去除主要依靠一级处理,二级处理中的MPs去除效果较小.研究结论可为城市污水处理厂中微塑料污染与防控研究提供科学依据.     

厦门市筼筜污水处理厂中微塑料的特征研究

滨海城市污水处理厂作为微塑料进入海洋的途径之一,对其微塑料污染物特征展开研究,有助于认识和了解人类活动对海洋环境的影响,但目前国内对该问题的研究还相对较少。本研究以厦门筼筜污水处理厂为例,设计改进采样装置和实验方法,对其进出水以及污泥中的微塑料污染物特征进行研究。结果表明,该污水处理厂进水中微塑料浓度为1.703个/L,初级处理出水为1.090个/L,二级处理出水为0.324个/L,去除率分别为35.99%、80.97%。初级处理污泥微塑料浓度为2.14×103个/kg,二级处理污泥为6.62×103个/kg。该污水处理厂污水中微塑料形态以纤维（43.89%）为主,颗粒（32.85%）次之;颜色以白色（34.95%）为主,透明（22.74%）次之;主要成分以PP（21.17%）为主,PS（18.39%）次之。污泥中微塑料形态以碎片（68.9%）为主,颗粒（34.78%）次之;颜色以黄色（39.13%）为主,黑色（17.39%）和白色（13.04%）次之;主要成分以PP（34.78%）为主,PE（26.09%）次之。每日经过该污水厂排入厦门西海域的微塑料数量约为9.72×104个,数量巨大不容忽视。本研究结果表明污水处理厂在减少城市微塑料污染物进入海洋方面发挥了重要作用,但仍具有较大的提升空间。     

巢湖水体中微塑料组成及分布特征

为研究淡水湖泊中微塑料的污染现状,以安徽省巢湖为例,在2020年11月对水体中微塑料丰度分布进行了系统的调查,并分析了巢湖微塑料的形状、粒径范围、颜色和聚合物类型. 结果表明:①巢湖水体中微塑料的丰度平均值为(1.30±0.68)个/L,其中东部湖区略低于其他区域. ②巢湖水体中微塑料的形状包括纤维状、碎片状、颗粒状、薄膜状和微珠状,其中纤维状(65.8%)是最常见的微塑料形状. ③巢湖水体中微塑料的颜色包括透明、黑色、白色和彩色,其中黑色和彩色占主要优势,分别占总数的44.33%和26.58%. ④巢湖水体中微塑料以小尺寸(粒径50 μm~2 mm)微塑料为主,占总数的88.65%. ⑤巢湖水体中微塑料聚合物类型包括聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚苯乙烯(PS)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚氯乙烯(PVC)、高密度聚乙烯(HDPE)和低密度聚乙烯(LDPE),其中PP(57.52%)和PET(21.17%)是主要的聚合物类型. 研究显示,巢湖水体中有微塑料的赋存,渔业活动和生活污水排放是其主要的污染来源,建议后续进一步追溯其污染源头,为巢湖微塑料的污染防治提供理论指导.      

老化微塑料对水体中重金属铜和锌的吸附行为研究

微塑料（Microplastics,MPs）在水环境中可以作为重金属载体,对金属离子的迁移和毒性效应产生较大影响.本文开展了紫外光老化后的聚丙烯（Polypropylene,PP）和聚乙烯（Polyethylene,PE）对两种重金属离子Cu²⁺和Zn²⁺在单一和二元复合体系中的吸附行为研究.通过拟一级和拟二级动力学模型研究发现,微塑料对重金属离子的吸附过程更符合拟二级动力学过程,利用Langmuir模型和Freundlich模型对吸附等温线结果进行拟合,结果表明,在单一体系中,相同老化条件下的PP相比PE对金属离子的平衡吸附量更高,且对Cu²⁺的吸附量均大于对Zn²⁺;在二元复合体系中,由于竞争吸附作用,MPs对重金属离子的吸附量小于在单一体系中的吸附量,且MPs对重金属离子的吸附过程更符合Freundlich模型,即吸附主要以多层吸附为主.吸附热力学研究表明,老化PP和PE微塑料对Cu²⁺和Zn²⁺的吸附行为属于自发吸热过程.微塑料PP和PE吸附前后对莱茵衣藻的毒性试验结果表明,微塑料存在均对藻类的生长有抑制作用,但吸附重金属后的微塑料对藻的生长抑制率有所降低.通过藻的酶活性（包括超氧化歧化酶（SOD）,丙二醛（MDA）和过氧化氢酶（CAT））的测定结果表明,微塑料对藻造成一定的氧化损伤,而吸附重金属后的微塑料的毒性作用下降.本论文可以为环境中微塑料存在下复合污染物的竞争吸附行为和联合生态效应研究提供理论依据.     

东洞庭湖表层水体中抗生素及抗性基因的赋存特征与源分析

抗生素抗性基因（ARGs）是一类新兴污染物,广泛存在于多种环境介质中.湖泊水环境由于污染物循环速度低而可以长期储存ARGs.因此,ARGs领域的研究人员非常关注湖泊水环境的研究.然而,以往的研究多集中于湖泊内ARGs的污染水平,污染来源仍不确定.东洞庭湖是国家级自然保护区,在保护生态环境和调节长江洪水径流方面发挥着重要作用.为了探究东洞庭湖表层水体中抗生素及ARGs的赋存特征、分析ARGs与环境参数（如抗生素）之间的相关性以及了解陆地污染源对湖内ARGs的贡献,于2019年11月采集东洞庭湖表层水和陆地污染源（水产养殖区和污水处理厂）样品,利用超高效液相色谱串联质谱仪和荧光定量PCR技术分别检测抗生素和ARGs,同时测定水质参数并进行冗余分析.结果表明:①东洞庭湖表层水体中抗生素浓度水平处于ND（未检出）~486.59 ng/L,氧氟沙星浓度最高,且抗生素的浓度水平与周边污染源密切相关.②ARGs检出率均为100%,基因sul2的浓度高于其他基因,平均浓度为1.3×103 copies/mL,ARGs污染水平受到沿湖污染源的影响.③污水处理厂对ARGs具有一定的去除效果,然而,它们不能完全去除ARGs,甚至可能会增加ARGs传播的可能性,且污水处理厂出水ARGs对湖内ARGs的贡献远高于水产养殖区.④ARGs与抗生素的冗余分析结果符合ARGs在其对应抗生素选择性压力下的特征,对ARGs丰度影响最重要的4个水质参数分别为总磷（贡献率为28.9%）、电导率（贡献率为15.4%）、硝酸盐氮（贡献率为13.3%）和温度（贡献率为12.7%）.研究显示,氧氟沙星和罗红霉素是主要抗生素,磺胺类和四环素类抗性基因浓度水平较高,ARGs的丰度不仅与其对应抗生素的选择性压力有关,还与一些环境因素的压力密切相关.      

Removal of antibiotic-resistant genes during drinking water treatment: A review

Once contaminate the drinking water source, antibiotic resistance genes (ARGs) will propagate in drinking water systems and pose a serious risk to human health. Therefore, the drinking water treatment processes (DWTPs) are critical to manage the risks posed by ARGs. This study summarizes the prevalence of ARGs in raw water sources and treated drinking water worldwide. In addition, the removal efficiency of ARGs and related mechanisms by different DWTPs are reviewed. Abiotic and biotic factors that affect ARGs elimination are also discussed. The data on presence of ARGs in drinking water help come to the conclusion that ARGs pollution is prevalent and deserves a high priority. Generally, DWTPs indeed achieve ARGs removal, but some biological treatment processes such as biological activated carbon filtration may promote antibiotic resistance due to the enrichment of ARGs in the biofilm. The finding that disinfection and membrane filtration are superior to other DWTPs adds weight to the advice that DWTPs should adopt multiple disinfection barriers, as well as keep sufficient chlorine residuals to inhibit re-growth of ARGs during subsequent distribution. Mechanistically, DWTPs obtain direct and inderect ARGs reduction through DNA damage and interception of host bacterias of ARGs. Thus, escaping of intracellular ARGs to extracellular environment, induced by DWTPs, should be advoided. This review provides the theoretical support for developping efficient reduction technologies of ARGs. Future study should focus on ARGs controlling in terms of transmissibility or persistence through DWTPs due to their biological related nature and ubiquitous presence of biofilm in the treatment unit.     

活性炭对城市有机固废厌氧消化过程抗生素抗性基因行为特征的影响

城市有机固废是抗生素抗性基因（antibiotic resistance genes,ARGs）的来源和储存库之一,其生物处理过程中ARGs的赋存变化规律需深入研究.采用定量PCR方法分析城市有机固废厌氧消化过程中多种类型ARGs和整合子基因的变化特征,探究了不同粒径的活性炭对目标基因行为特征的影响以及ARGs变化的潜在微生物机制.结果表明,无论是否添加活性炭,厌氧消化过程对初始体系中的总ARGs均具有削减作用,总ARGs绝对丰度的削减率为29.95%~63.40%.城市有机固废厌氧消化最终体系中,粉末活性炭（powered activated carbon,PAC）添加组中总ARGs丰度显著高于对照组（P<0.05）,即PAC削弱了ARGs的削减效果,颗粒活性炭对ARGs变化无显著影响.厌氧消化过程中,ARGs的潜在宿主细菌主要属于梭菌纲（Clostridia）、拟杆菌纲（Bacteroidia）和互营养菌纲（Synergistia）.PAC添加时,潜在宿主细菌的富集是目标基因增殖的重要原因,且Clostridia可能是厌氧消化过程中ARGs消长的主要驱动因子.本研究结果将为了解城市有机固废厌氧消化过程中ARGs的转归特征以及外源添加活性炭对ARGs的影响机制提供参考.     

生活垃圾渗滤液处理过程中抗生素抗性基因的变化特征

抗生素抗性基因被认为是一种环境污染物,城市生活垃圾填埋场及其渗滤液中存在着多种类和高丰度的抗生素抗性基因.针对生活垃圾渗滤液处理工艺流程特点,本研究采用超高通量定量PCR技术,分析生活垃圾渗滤液处理过程中抗生素抗性基因的变化特征.结果表明,渗滤液处理使得出水抗生素抗性基因丰度减至9. 2×1010copies·L-1,降低了5个数量级,能有效消减渗滤液中的抗生素抗性基因,是一种有效消减垃圾渗滤液抗生素抗性基因丰度的方法;渗滤液出水中的抗生素抗性基因140种,检出率高达46. 7%,相较于自然环境,出水中抗生素抗性基因种类和丰度仍然维持在较高水平,直接排入市政污水管网可能造成抗生素抗性基因的二次扩散,存在着较高的生态环境风险;渗滤液中抗生素抗性基因与Cr、Cd、Ni、As、MGEs、integron和transposon呈现极显著的正相关关系,表明抗生素抗性基因的赋存和迁移传播可能受重金属元素和可移动遗传元件的共同影响.